Si busca jaulas de Faraday en Internet, encontrará mucha información sobre el uso de jaulas caseras para proteger las radios de daños EMP mientras están almacenadas. Mucha de esa información es contradictoria o no está respaldada por explicaciones satisfactorias.
No es mi intención debatir la utilidad de almacenar equipos en jaulas de Faraday. No hay muchas guerras nucleares o caen relámpagos donde vivo, por lo que es muy probable que no tenga que preocuparme por eso. Pero tengo curiosidad por la teoría de funcionamiento y las consideraciones prácticas de diseño.
Según tengo entendido, la radio Las ondas de radio no pueden penetrar en un espacio que está completamente encerrado por un espesor suficiente de material conductor. Las ondas de radio inducen una corriente en el conductor, lo que hace que la energía se vuelva a liberar como una mezcla de ondas de radio y calor, ¿verdad? ? ¿Qué impide que las ondas de radio se liberen al interior del contenedor? (Supongo que está relacionado con el efecto de la piel. t.) ¿Le importa a los dispositivos electrónicos dentro de la jaula si están en contacto físico con la jaula?
¿Una jaula de Faraday de bricolaje es tan simple como usar una maleta de metal o una caja envuelta en papel de aluminio, o ¿Hay más que eso?
Comentarios
- Dudo que mi IC-765 con el cable de alimentación quitado y todos los cables desconectados estén afectado por una EMP. No se necesitan jaulas de Faraday.
Respuesta
Las jaulas de Faraday bloquean EMP de la misma manera que bloquean todos los demás tiempos- campos electromagnéticos variables. La única diferencia entre bloquear la EMP y bloquear una transmisión de radio ordinaria es que la EMP es muchos órdenes de magnitud más fuerte.
Una jaula de Faraday funciona porque los metales consisten en un «mar» de electrones móviles entre los protones en el átomo. núcleos. Es decir, los metales son buenos conductores. Cuando un campo electromagnético se acerca al metal, los electrones móviles serán atraídos hacia los lugares donde el potencial eléctrico es mayor, dejando atrás un exceso de protones donde el potencial eléctrico es menor.
Los electrones móviles hacen esto porque buscan la disposición de potencial más bajo, al igual que una roca rueda cuesta abajo, o el agua en un recipiente en cualquier forma tiende a nivelarse.
En la medida en que la jaula de Faraday esté hecha de un conductor perfecto, los electrones se reorganizan de tal manera que la redistribución de los electrones y el campo externo se cancelen exactamente, de modo que no haya cambios en el campo electromagnético dentro de la jaula. No se pierde energía en el proceso.
Esta animación exagera absurdamente la distancia que viajan los electrones (en la práctica, apenas se mueven, ya que si los protones se dejaran solos así, la caja se rompería en átomos individuales ), pero hace un buen trabajo al transmitir la idea:
En la práctica, los metales no son conductores perfectos, por lo que una pequeña cantidad de energía se pierde en resistencia y se convierte en calor, y los electrones no pueden cancelar perfectamente el campo, por lo que parte de la onda electromagnética ingresa. la jaula, así que solo decimos que la jaula de Faraday atenúa el campo externo.
El efecto piel de hecho limita las corrientes a la superficie exterior del metal, pero eso no es realmente necesario para explicar cómo una jaula de Faraday trabajos. Considere: las jaulas de Faraday también son efectivas para bloquear los campos eléctricos estáticos, donde el efecto de la piel no se aplica. Aislar el contenido protegido de la jaula probablemente siga siendo una buena idea si se requiere la atenuación más alta.
Es fundamental que la jaula forme una pantalla conductora continua que encierre completamente el dispositivo a proteger. Por ejemplo, cortar una ranura en una jaula de Faraday la vuelve ineficaz si esa ranura es una fracción apreciable de la longitud de onda. Esto se debe a que la ranura presenta una barrera para el movimiento de los electrones y, en consecuencia, el campo eléctrico asociado con los electrones móviles debe «fluir alrededor» de la ranura, por lo que ya no puede cancelar el campo externo. Una antena de ranura explota este efecto para hacer que una guía de ondas (que no es tan diferente de una jaula de Faraday de adentro hacia afuera) irradie.
Para Por esta razón, las cajas de metal con tapa no siempre funcionan como una jaula de Faraday, ya que a menudo la tapa no hace un buen contacto eléctrico con el resto de la caja.
El papel de aluminio funciona bien siempre que se tenga cuidado para hacer un buen contacto eléctrico en todas las costuras. Y la delgadez de la lámina significa menos atenuación, pero dependiendo de la potencia del EMP y la sensibilidad del contenido, quizás sea suficiente.
Comentarios
- Vale la pena señalar que la longitud de la ranura es importante, no solo el ancho de la ranura. Encontré una buena demostración de ese hecho aquí: youtu.be / uYWhTMmv6bs Un bote de basura de acero galvanizado con una luz ajustada atenuó una señal de 500 MHz en 18 dB. Después de aplicar cinta de aluminio para HVAC sobre el pequeño espacio entre la lata y la tapa, la atenuación aumentó a 40 dB.